GPS测绘技术在铁路测量工作中的发展

2020-01-05李亚男

四川建材 2020年7期

李亚男

(同煤集团铁路运营有限公司矿山铁路分公司，山西大同 037003)

0 前言

当前，我国正处于一个高速发展的阶段，无论是社会发展建设还是经济科学技术的进步，都是我国快速发展的生动体现。高速铁路是交通运输中重要的组成部分之一，对于社会的发展进步有着重要的作用和价值。在高速发展的背景下，我国社会各行各业的生产建设活动以及民众的日常生活出行，对于铁路的需求和要求越来越高。在铁路建设中，铁路测量工作是极其关键的环节和部分。在目前我国铁路测量工作中，传统测量手段在铁路不断发展的背景下，其弊端和不足逐渐显露出来。GPS测绘技术作为近些年来高速发展的一种新型测绘技术，有着多种优势，将其应用在铁路测量工作中，可以很好地帮助测量工作高效、高质量的开展。因此，本文对GPS测绘技术在铁路测量工作中的发展进行分析研究，有着现实的价值和意义。

1 GPS测绘技术概述

GPS,即Global Positioning System，全球定位系统，其最早是美国国防部为了军事行动和军事秘密所使用的一种测绘技术。早在1973年，美国即组织相应的专家学者研发出了军用的导航定位系统，但是在当时，这一技术处于保密阶段。到了20世纪80年代，GPS技术逐步实现了商品化，这项技术得以快速推广。利用GPS全球定位系统，用户可以在全球范围内实现实时连续的三维定位测速导航。而将GPS技术应用在测绘中，形成GPS测绘技术，则有着定位方法精度高、测量准确、方便灵活等多方面的优点。除此之外，GPS测绘技术在铁路测量中的运用，能够规范铁路测量，为测量工作提供技术支持，节省人力资源。

GPS测绘技术按照实际测绘测量的待定点状态可以分为静态定位和动态定位两种类型。静态定位主要指的是测量位置固定，不会发生空间位置上的变化变动，例如在高空中利用GPS技术对大地表面的附着物进行测绘。而动态定位主要指的是待定点在实际的测绘测量工作中空间上的位置是不断变化的，在一定的运动载体上如GPS在铁路车辆的运用。除此之外，近些年来，GPS技术的发展，催生出了一种新的定位类型，即快速静态定位。快速静态定位顾名思义，相较于静态定位，其所需要花费的时间更短，能够在有限的时间内快速获取坐标位置，但是这一定位方式，牺牲了一定的定位精度和可信度。

2 GPS测绘技术在铁路测量中的运用

2.1 动态定位模式测量

动态定位模式测量技术是依据载波，根据载波相位观测值对GPS技术实时进行分析。在动态定位模式测量中，其测量系统主要由流动站和基准站两部分组成，在实际的应用过程中，基准点是一个点位精度较高的首级控制点，参考站则是接收机。当GPS测绘的设备装置安装完成后，需要连续观测GPS卫星动态进展，根据接收卫星的所传递的数据信息，经过分析得到流动站的测量精度以及三维坐标。

在铁路的测量工作中，利用实时动态模式测量，能够对铁路中正在工作的铁路车辆环境情况进行分析，为铁路的运行行驶提供保障。对于动态定位模式测量而言，RTK技术也已经有着广泛地实际应用，一般来说，GPS-RTK技术在铁路测量中的运用主要过程步骤和表现为：①监理测区控制网，规划铁路的路线，设计平面控制网，同时考虑到天气条件对于定位测量工作的影响；②双频接收机的选择设置与预测的结果相关，用于静态测量的工作中，可以根据控制网中设计的已知点与国家联网获得控制点的坐标，从而获得相关的需要的数据信息；③铁路路线的测量利用专业的电脑软件，通过GPS的数据传输，在电脑和卫星之间进行相互传递，提高GPS测绘和铁路测量的精度。

2.2 静态或快速静态定位模式测量

在铁路的测量之中，首级控制网络来控制线路的走向，从而使测量工作的下一阶段能够更加顺利、方便地进行开展，这样的情况是针对于等级较高的铁路而言。对于一般的铁路线路而言，首级控制网络的测量没有规范的规则和规定。但是现在我国的铁路线中，三角点损毁情况较为严重的情况下，全站仪测量导线需要保持在30 km内，确保无法找到国家三角点。因此，在较高的GPS测绘技术支持的高测量精度下，需要挑选较为稀少的国家三角点，获得等级较低的加密点后，将铁路导线点联测到加密的等级点上。在铁路的测量中，由于全站仪往往会受到恶劣自然环境的影响，实施的过程较为困难，工作量巨大。在这样的情况下，GPS静态或者快速静态定位模式有着极大的运用价值。

3 GPS测绘技术在铁路测量中的发展应用前景

相对测试定位通过载波相位测量局域差分法实现：在接收机中求一次差，在接收机和卫星观测之间求二次差，通过两次差分的不同计算出待定基线的长度；在这个的过程中，求解整周模糊度是其关键技术和要点，根据算法模型，设计静态、快速静态、动态以及RTK等作业模式。静态作业主要用于地壳变形观测、大地表面观测、大坝变形观测等方面的高精度观测；快速静态测量则有着高效的特点，其作业的效率毫无疑问是最高的，虽然精度相对较差，但是厘米级的精度也能够广泛地应用于一般的工程测量中；动态测量则在铁路的实际行驶过程中有着广泛的应用，能够有效地帮助铁路的实际行驶工作开展运行；RTK测量则凭借其快速实时、同样厘米级别的精度，能够应用于铁路数据的采集测量和工程放样中。

随着我国国民经济的飞速发展，我国铁路的需求不断上升，铁路的建设迎来了前所未有的发展机遇，这对于铁路测量工作提出了更高的要求。随着铁路建设设计和测绘行业软硬件设备器材的发展进步，铁路测量已经基本实现了CAD化，还有一部分的铁路测量工作中，通过GPS测绘技术的灵活应用和融合，实现了数字化、信息化。

4 GPS测绘技术在铁路测量中的发展建议

随着科技手段进步，我国测绘通过技术改造和创新，GPS测绘已经进入到了广泛普及、实际应用的阶段。虽然我国GPS测绘技术发展迅速，在铁路测量中也有着极大的应用价值和意义。但是相较于国际先进水平，仍有着一定的差距，具体表现在空间数据获取的资源手段匮乏、新技术在铁路测量中受实际环境影响因素大等。因此，我国GPS测绘技术在铁路测量中，还有着广阔的发展空间。对此，本文提出了一些GPS测绘技术在铁路测量中的发展建议如下：①要加强专业高素质人才培养，建立相关的产学研体系，对现阶段已经工作的相关人员，加强专业的培训，更多的专业测绘人才掌握最为先进的GPS测绘技术，便于在实际的铁路测量中进行应用；②要加大测绘技术创新，在传统测绘技术的基础上，以GPS技术为创新的切入点，进行深入的挖掘和创新，让新技术能够适用到实际的铁路测量需要中；③要加大GPS测绘宣传力度，通过大力宣传推广，让社会了解GPS测绘技术的巨大作用和广阔空间，从而推动GPS测绘技术乃至众多行业领域的发展。